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Die vorliegende Erfindung betrifft einen lösbaren Schraubverschlussstopfen für Behälter und den mit dem Stopfen verschlossenen Behälter selbst.
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Es ist bekannt, Behälter wie zylindrische Dosen und andere Gefäße, bzw. Behälter verschiedenster Art, die eine Füll- oder Auslassöffnung haben, und die zur Lagerung und zum Transport oder zur Darbietung für Flüssigkeiten wie Getränke, Öle, aber auch Farben und anderes dienen, mit einem Stopfen zu versehen. Sichere, fluiddichte Stopfen wie Korken, die nach Befüllen des Gefäßes mit Presspassung eingesetzt werden, können dabei nach Erstentnahme kaum wieder ohne weiteres so eingesetzt werden, dass der Inhalt des Behälters auslaufsicher und geschützt ist. Gefäße, die für Inhalte vorgesehen sind, die Druck erzeugen, müssen unter Berücksichtigung verschiedener Merkmale verschlossen werden. Solche Inhalte können etwa Kohlendioxid freisetzende Flüssigkeiten wie Bier, aber auch Limonaden oder Schaumweine sein. Für sie eignen sich konventionelle Stopfen, die nicht gegen Herausknallen bei Druckerhöhung gesichert sind, nur bedingt, und Aufbringen eines Gewindes auf den Behälter zur Drehverschlussabdichtung ist bei druckerzeugenden Substanzen meist wenig geeignet. Oft ist der Befüllvorgang nur dann prozessoptimiert und qualitätssichernd möglich, wenn die Öffnung des Behälters, etwa der Bierdose oder des Bierfässchens – quasi eine Dose mit 2 oder 5 oder mehr Litern Fassungsvermögen, hinreichend groß ist, um qualitätssichernd die Flüssigkeit druckbeaufschlagt einfüllen zu können. Das Einbringen einer Verschlussvorrichtung, die den Befüllprozess stören könnte, muss dann nach der Befüllung erfolgen. Anders als bei Flüssigkeiten wie Öl, die in ein Gefäß mit fluiddicht angebrachter Verschlussvorrichtung, etwa einem in der Dose oder dem Behälter angeflanschten und verklebten Kunststoffgewinde einfließen gelassen werden, da hier an den Befüllvorgang keine besonderen Ansprüche gestellt werden.
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Bekannte Getränkedosen, die so beschaffen sind, dass auch Druckschwankungen im Gefäß abgefangen werden können, sind meist gar nicht wiederverschließbar. Bekannte wiederverschließbare Gefäße für korrosive Flüssigkeiten, etwa Bierdosen mit entsprechenden Schraubverschlussstopfen, bringen ferner die Gefahr der Kontaktkorrosion am Öffnungsrand der Öffnung, in der der Stopfen sitzt, mit sich, oder der Stopfenverschluss ist nur bedingt sicher.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen alternativen, verbesserten Schraubverschlussstopfen zu schaffen, der Korrosion am Rande einer Füllöffnung aus korrosivem Material vermeiden kann und sicher in Bezug auf Fluidauslauf ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Schraubverschlussstopfen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Weiter soll ein Behälter geschaffen werden, der auch zum Transport gasbildender und gegebenenfalls korrosiver Substanzen sicher und geeignet ist und der dazu wiederverschließbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Behälter mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Schraubverschlussstopfen, der sich dazu eignet, eine Öffnung eines Behälters lösbar zu verschließen, weist in einer ersten Ausführungsform einen Ringflansch auf, von dessen Ringebene sich zu einer ersten Seite längsaxial orientiert eine Dichthülse erstreckt, die zur dichtenden Anordnung in der Öffnung des Behälters ausgebildet ist. Dichtend oder fluiddicht meint hierin die Dichtigkeit in Bezug auf den Rand zwischen Stopfen und Öffnungsrand. Vollständig abgedichtet wird die Anordnung erst mit Schraubverschluss.
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Die Dichthülse hat an ihrer äußeren Mantelfläche zumindest ein Rückhaltelement, das sich bei einer Benutzungsanordnung des Schraubverschlussstopfens gegen einen Rand der Öffnung abstützt. Mit „Rand” ist der Innenrand der Behälteröffnung gemeint. An ihrer äußeren Mantelfläche trägt die Dichthülse ein Dichtelement. Von der Ringflansch-Ringebene erstreckt sich von der zweiten Seite des Flansches längsaxial orientiert ein hohlzylindrisches Gewindestück. Die Dichthülse verjüngt sich von dem Ringflansch weg weisend konisch.
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So vereint der erfindungsgemäße Schraubverschlussstopfen die Vorteile eines Drehverschlusses und eines Stopfens und lässt sich in eine Behälteröffnung einer Blechdose, aber auch anderer Gefäße, die auch für gasbildende Substanzen wie Bier geeignet sind, nach Befüllung und vor Verbringen in den Vertrieb, fluiddicht einsetzen.
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Bei Druckerhöhung im Gefäß, etwa durch Temperaturschwankungen, die Ausgasen bewirken, erzeugt, wölbt sich der Deckel und der Stopfen folgt dem, ohne an Dichtwirkung zu verlieren. Durch das Dichtelement wird korrosiver Kontakt an der Behälteröffnung, in der der Stopfen sitzt, verhindert, und das Gewinde erlaubt das Aufsetzen eines entsprechenden, mit komplementärem Gewinde ausgestatteten Drehverschlusses.
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Der Schraubverschlussstopfen kann also im Nachgang zur Befüllung in ein Gefäß eingesetzt werden und dann verschraubt werden; der Schraubdeckel könnte bei Einsetzen des Schraubverschlussstopfens bereits aufgedreht sein, er kann aber auch im Nachgang aufgedreht werden. Alternativ könnte statt des Schraubdeckels gegebenenfalls auch eine Zapfvorrichtung mit Schraubgewinde aufgedreht werden, so dass sich der Degen bzw. das Steigrohr durch die Dichthülse in den Behälter erstreckt.
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Vorteilhaft sind die Dichthülse, der Ringflansch und das hohlzylindrische Gewindestück einstückig gefertigt, etwa durch Spritzgießen, was gerade im Falle der Verwendung von Hartkunststoff leicht möglich ist.
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Das Gewindestück ist in verschlossenem Zustand mit einem Schraubdeckel versehen, der ein mit dem Gewindestück korrespondierendes Gegengewinde hat – alternativ könnte aber auch eine Zapfvorrichtung mit Schraubgewinde aufgedreht werden, die ebenfalls ein mit dem Gewindestück korrespondierendes Gegengewinde hat und auf das Gewindestück aufgeschraubt ist, wobei sich ein Steigrohr der Zapfvorrichtung in den Behälter erstreckt.
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Durch den Schraubverschlussstopfen wird die verschließbare Öffnung des Getränkebehälters fluiddicht verschlossen, während die Zapfvorrichtung Behälter mit Volumina, die nicht für eine einmalige Entnahme gedacht sind, benutzungsbereit macht und quasi einen temporären Verschluss bildet.
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Das Dichtelement kann ein Dichtring sein und aus einem Material bestehen, das ein niedrigeres Elastizitätsmodul aufweist als die Dichthülse, also weicher ist als diese und daher die Hülse gegen den Öffnungsinnenrand des Behälters abzudichten vermag; außerdem kann der Stopfen durch dieses weichere Material unter Aufbringen eines gewissen Drucks so durch die Öffnung gezwängt werden, dass eine geeignete Fluiddichtigkeit erzielt wird. Geeignete Materialien für den Dichtring sind dem Fachmann bekannte thermoplastische Elastomere (TPE).
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Der Dichtring ist in einer weiteren Ausführungsform konisch ausgebildet, was das Einführen der Hülse in das Behälterinnere vereinfacht, davon ausgehend, dass der Außendurchmesser der Hülse unterhalb des Flansches gerade so groß ist, dass er in die Öffnung des Behälters passt. Der Dichtring grenzt hierbei vorteilhaft von innen an den Ringflansch an, wodurch in Verbindung mit dem weicheren Material – in Bezug auf die Hülse – eine Abdichtung gegenüber der Flüssigkeit in Bezug auf den Öffnungsrand ermöglicht wird, was Kontaktkorrosion verhindert oder verringert.
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Der Dichtring kann zur Verbesserung der Dichtwirkung einen Dichtwulst aufweisen.
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Das Rückhaltelement bzw. die Rückhaltevorrichtung das/die den Stopfen gegen Herausfallen oder sich Lösen sichert, kann aus Nasen oder Vorsprüngen bestehen, vorteilhaft werden hier Federzungen vorgeschlagen, die wenig Material erfordern und die mit der Hülse einstückig gebildet sind. Dabei weist das freie Ende der Federzungen zu der ersten – in Benutzungsanordnung des Stopfens unter Einbeziehung des Gefäßes – unteren, inneren Seite des Ringflansches. Die Federzungen schnappen, wie dem Fachmann bekannt, nach Eindrücken des Stopfens radial nach außen weg und bilden so am Öffnungsinnenrand einen Widerstand gegen herausziehen.
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Der Dichtring kann sich in einer Ausführungsform von dem Ringflansch längsaxial bis unterhalb eines Ansatzes der Federzungen erstrecken. Dann ist der Dichtring mit Ausnehmungen gestaltet, durch die sich die Federzungen erstrecken.
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Das in Benutzungsanordnung des Stopfens aus dem Gefäß weisende Gewindestück, auf das der Deckel aufgedreht wird, kann an zumindest einer Umfangsposition eine Unterbrechung aufweisen oder bevorzugt mehrere in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete Unterbrechungen haben, so dass auch bei Verklebungen durch z. B. Kristalle die Leichtgängigkeit des Gewindes erhalten bleibt.
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Weiter kann zur leichten Handhabung und guten Griffigkeit der Ringflansch auf seiner äußeren Mantelfläche eine griffige Oberflächenstrukturierung, bevorzugt mehrere umlaufend angeordnete sich in radial erstreckende Rinnen, eine Rändelung und/oder eine reibungserhöhende Oberflächenbeschichtung haben. Zusätzlich kann er in einem vorbestimmten Abstand nahe dem Ringflansch, also um wenige Millimeter beabstandet, einen umlaufenden Sperrbund haben, der eine dem Ringflansch gegenüberliegende Stirnfläche hat, die planparallel zu dem Ringflansch ist. Dieser Sperrbund kann eine zu dem freien Ende des Gewindestücks weisende konisch sich verjüngende Stirnfläche haben, die eine Anlagefläche für einen Sperring des Deckels bildet. Die vorstehende Gestaltung bildet eine Losdrehsicherung für den Schraubverschluss.
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In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Dichthülse zur optimalen Entleerung des Behälters radiale Durchtrittsöffnungen haben. Sehr geeignet ist es, dazu das von dem Ringflansch abgewandte Ende der Dichthülse anzufasen und in der Fase die Durchtrittsöffnungen zu positionieren.
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Der ebenfalls erfindungsgemäße Behälter, der in einer Behälterwandung eine Öffnung hat, die fluiddicht – in Bezug auf den Rand zwischen Stopfen und Öffnungsrand – mit einem Stopfen verschlossen ist, der hier ein erfindungsgemäßer Schraubverschlussstopfen ist. Dabei liegt die eine erste Seite des Ringflansches auf einem (äußeren) Rand der Öffnung an und das zumindest eine Rückhaltelement oder die Rückhaltevorrichtung stützt sich von einer Innenseite des Behälters gegen einen Rand der Öffnung ab.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht des Schraubverschlussstopfens,
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2 eine Seitenansicht des Schraubverschlussstopfens,
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3 einen Längsschnitt des Schraubverschlussstopfens,
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4 einen Längsschnitt eines Teils des Behälters,
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5 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Behälters.
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In 1 ist der erfindungsgemäße Schraubverschlussstopfen 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der Schraubverschlussstopfen 1 ist im Wesentlichen zylindrisch und erstreckt sich entlang der Längsachse L. In etwa mittig der längsaxialen Ausdehnung ist ein Ringflansch 11 angeordnet, der auf seiner äußeren Mantelfläche 112 umlaufend griffige Rinnen 113 hat, die die Handhabbarkeit verbessern sollen. Alternativ können hier andere Vorkehrungen getroffen werden, statt der Rinnen kann, um die Greifbarkeit zu verbessern; die Umfangsform des Flansches beispielsweise polygonal sein.
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Zu einer Seite (in der Figur nach unten) erstreckt sich parallel zur Längsachse L die Dichthülse 12, die dazu bestimmt ist, durch eine Behälteröffnung geführt und dort dichtend anzuliegen. Der Ringflansch 11 stellt beim Einführen in die Öffnung einen längsaxialen Endanschlag dar, der Montagefehler so gut wie ausschließt. Zur anderen Seite des Ringflanschs 11 erstreckt sich ein hohlzylindrisches Gewindestück 14, das mit einem korrespondierenden Schraubdeckel fluiddicht verschlossen werden kann, wobei das Gewindestück 14 und die Dichthülse 12 ein Stück bilden, so dass der erfindungsgemäße Schraubverschlussstopfen 1 als Ausgießer für Getränke in Behältern wie insbesondere Lebensmittelbehältern verwendet werden kann.
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Bei Benutzen des Stopfens im Behälter wird die Dichthülse 12, die sich von dem Ringflansch weg weisend verjüngt, in eine Behälteröffnung eingeführt, wobei durch die widerhakenartigen Federzungen 13, die federnd von dem Körper der Dichthülse 12 abstehen, eine Abstützung an einem Rand der Behälteröffnung erreicht wird (siehe dazu auch 4). Auf einer äußeren Mantelfläche 121 der Dichthülse 12 ist ein Dichtring 2 angeordnet, der leicht konisch ist, sodass er beim Einführen des Schraubverschlussstopfens 1 in die Behälteröffnung durch die Montagekraft zusammengedrückt wird und einen dichtenden Kontakt der äußeren Mantelfläche 121 der Dichthülse 12 und der Behälteröffnung herstellt. Es ist ohne weiteres klar, dass der Außendurchmesser der Dichthülse 12 und Innendurchmesser der Öffnung so aufeinander abgestimmt sein sollen, dass diese passgenau miteinander in Eingriff gebracht werden können.
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Mit dem erfindungsgemäßen Schraubverschlussstopfen 1 ist es möglich, die Vorteile des flaschentypischen Schraubverschlusses mit den Vorteilen eines dünnwandigen Behälters wie etwa einer Metalldose oder einem Metallfass zu kombinieren. So sind die Metallbehälter sehr leicht, kostengünstig herstellbar, hervorragend rezyklierbar und eignen sich auch für stark gasbildene Flüssigkeiten, wie etwa Bier, da die stirnseitigen Deckel aufgrund der dünnen Wandstärke und geringen Steifigkeit einen Verformungsraum bei Volumenzunahme bereitstellen.
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Für Bier oder andere kohlensäurehaltige Getränke ist es dabei von Vorteil, dass der Behälterhersteller die Gefäße mit einem provisorischen Verschluss der Öffnung oder offen an den Abfüller des Getränks liefern kann; dieser befüllt mit seinen Befüllmaschinen, ohne an der Öffnung störende Aufsätze vorzufinden, und setzt nach Befüllen den Stopfen ein, der vorverschraubt sein kann. Der Endabnehmer kann so bequem das Getränk entnehmen und braucht dazu nur den Drehverschluss zu lösen und wieder zu verschließen, falls das Gefäß nicht geleert wurde. Schraubverschlüsse dichten auch bei mehrmaligem Öffnen und Verschließen stets zuverlässig, was bei Mehrweggebinden bestens erprobt ist.
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Mit dem erfindungsgemäßen Schraubverschlussstopfen 1 können auch langlebige Lebensmittel, etwa Öle, in einem Metallbehälter gelagert und bedarfsgerecht dosiert werden.
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In der Seitenansicht der 2 ist insbesondere die Form der Gewindegänge 141 und die Ausgestaltung des Dichtrings 2, der koaxial über einem „Körper” der Dichthülse 12 vorliegt, zu erkennen. Die Gewindegänge 141 haben hier, ähnlich wie ein Flaschengewinde bei PET-Mehrwegflaschen, einen trapezförmigen Querschnitt und sind an mehreren in regelmäßigen Winkelabständen angeordneten Winkelpositionen unterbrochen, wobei die Unterbrechungen 141' dem bekannten Druckabbau beim Öffnen dienen, wenn der Inhalt dies erfordert. An einem dem Ringflansch 11 nahen längsaxialen Ende des Gewindestücks 12 ist in einem vorbestimmten Abstand D von dem Ringflansch 11 der Sperrbund 142 angeordnet, dessen zu dem Ringflansch 11 weisende Kreisring-Stirnfläche 142'' planparallel zum Ringflansch 11 ist. An dieser Kreisring-Strinfläche 142'' kann sich ein Losdreh-Sicherungsring eines Schraubdeckels abstützen. Die zum freien Ende des Gewindestücks 14 weisende Fläche 142' des Sperrbunds 142 läuft hingegen sich konisch verjüngend zu, um zu ermöglichen, dass der Losdreh-Sicherungsring des Schraubdeckels beim Erstaufdrehen leicht darüber hinweg gleiten kann. Der Losdreh-Sicherungsring wird dann in dem Aufnahmebereich 143 des Gewindeteils „hinter” dem Sperrbund 142 aufgenommen und kann nicht mehr zerstörungsfrei, d. h. ohne von dem Schraubdeckel getrennt zu werden, entfernt werden.
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An der Dichthülse 12 ist zu erkennen, dass sie sich von dem Ringflansch 11 weg weisend ausgeprägt verjüngt und an ihrem freien Ende ein angefastes Ende hat, das zusätzlich als Einführhilfe dient. Die Fase 124 ist von mehreren randständigen Durchtrittsöffnungen 123 durchbrochen, von denen in 2 nur zwei zu erkennen sind, wobei jedoch anhand 1 ersichtlich wird, dass die Durchtrittsöffnungen 123 hier in einem 90-Abstand vorliegen. Dies muss nicht so sein sondern bildet ein Beispiel.
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Die randständigen Durchtrittsöffnungen 123 helfen dabei, einen Behälter, in den der Schraubverschlusstopfen 1 eingesetzt ist, zu entleeren, da bei Überkopfstellung des Behälters, das Rest-Flüssigkeitsniveau um den Abstand der Durchtrittsöffnungen 123 vom freien Ende der Dichthülse 12 vermindert ist. Die Durchtrittsöffnungen können auch weiter oben an der Hülse vorgesehen sein.
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In 3 ist ein Schnitt des Schraubverschlussstopfens 1 durch die Längsmittelebene gezeigt, wobei zu erkennen ist, dass der Dichtring 2 ein nachfolgend angespritztes Teil ist, das vorteilhaft aus einem elastischeren Werkstoff als der „Körper” der Dichthülse 12, über dem der Dichtring 2 geführt ist, besteht, etwa aus einem Elastomer oder einem thermoplastischen Kunststoff. Der Dichtring 2 erstreckt sich in Längsachsenrichtung von einer zu dem freien Ende der Dichthülse 12 weisenden Stirnfläche 111 des Ringflansches 11 bis über die Sperrzungen 13 hinweg, wobei er im Bereich der Sperrzungen 12 jeweils eine Durchtrittsöffnung bzw. Fenster für die Sperrzungen 13 hat. Die Behälterwandung, meist die Deckelinnenseite, liegt im eingesetzten Zustand des Schraubverschlussstopfenes 1 an der Stirnfläche 111 des Ringflansches an, wobei sich die Wandung in Längsrichtung bis zu einem zum Ringbund 11 weisenden Klemmende der Federzungen 13 erstreckt (siehe dazu 4).
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Es ist ferner die ausgeprägt konische Form des Dichtrings 2 in dem Bereich zwischen Ringflansch 11 und Federzungen 13 zu erkennen, wodurch der Schraubverschlusstopfen 1 gut montiert werden kann: Zum Eindrücken des Stopfens wird dieser mit einem Eindrücker, wie einem Zylinder oder einem Hammer, so weit in die Öffnung eingedrückt bzw. überdruckt, dass die Federzungen 13 herausschnappen, wenn losgelassen wird bzw. wenn Druckentlastung erfolgt. So stützen sich die Federzungen 13 gegen den Rand ab.
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Der in einen Behälter 10 montierte Schraubverschlusstopfen 1 ist in 4 im Schnitt durch die Längsmittelebene des Schraubverschlussstopfens 1 dargestellt. Der gezeigte Ausschnitt der Behälterwandung 103 ist eine Stirnseite einer Dose, die einen planen Wandungsabschnitt hat, auf dem die erste Seite 111 des Ringbunds 11 anliegt, die hier auch als Stirnfläche 111 des Ringbunds bezeichnet wird. Durch diese wird bei der Montage des Schraubverschlussstopfens 1 ein Axialanschlag bereitgestellt. Der Rand der Behälterwandung 103 ist nach innen umgebördelt, um das Einsetzen des Schraubverschlussstopfens 1 von außen zu erleichtern und um zu verhindern, dass die Dichtung 2 durch die Kante beschädigt wird. Die Höhe der „Bördelkante”, die den Rand der Durchtrittsöffnung 101 bildet, korrespondiert mit dem längsaxialen Abstand der Stirnfläche 111 von den Sperrzungen 13, die sich beabstandet durch einen eingeklemmten Abschnitt des Dichtrings 2 auf dem Bördelrand abstützen.
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Der in das Fässchen gesetzte Schraubverschlusstopfen 1 ist in 5 auch in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei das Fässchen etwa ein Füllvolumen von ca. 2 l bis 6 l haben kann, wobei solche Fässchen auch als Partydose bekannt sind. Der erfindungsgemäße Schraubverschlussstopfen 1 ist in eine Öffnung in einer Stirnseite des Fässchens 10 eingesetzt, wobei der Ringflansch 11 auf der Stirnfläche aufliegt. Auf das Gewindestück 14 (siehe 4) ist ein Schraubdeckel 3 aufgedreht, der den Schraubverschlussstopfen 1 dichtend verschließt. Der Schraubdeckel 3 hat auf seiner Mantelfläche eine ähnliche Strukturierung wie der Ringflansch 11, wobei die Rinnen 113 des Ringflanschs hier insbesondere dazu vorgesehen sind, den Schraubverschlussstopfen 1 beim Öffnen oder Zudrehen des Schraubverschlusses 3 gegen Mitdrehen in der Öffnung des Behälter 10 zu sichern. Der Schraubverschluss 3 weist ferner einen Losdreh-Sicherungsring 31 auf, der über den Sperrbund 142 (siehe 4) der Dichthülse 12 geschoben ist und bei Verdrehen des Schraubverschlusses nur zerstörerisch entfernt werden kann, was bekanntermaßen auch als Offenkontrolle für den Kunde verwendet werden kann.
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Anders als bekannte Drehverschlüsse für Fässchen oder Dosen eignet sich das erfindungsgemäße Schraubverschlussstopfen 1 dazu, gerade nach dem Befüllen des Gebindes mit komplexeren Befüllanlagen in die Öffnung eingesetzt werden. Andere bekannte Verschlüsse werden beispielsweise an den Rand fluiddicht angespritzt, was stets vor dem Befüllen erfolgt. Mit dem erfindungsgemäßen Schraubverschlussstopfen 1 können auch ausgasende Flüssigkeiten wie Bier in Dosen mit Schraubverschluss abgefüllt werden, da beim Befüllen selbst eine große unverstellte Öffnung vorliegt, in die erst nach erfolgreichen Befüllen der Verschluss eingesetzt wird. Durch die gut gas- und fluiddichte Abdichtung der Dichthülse gegenüber dem Fassrand wird ferner Korrosionsbeständigkeit ggü. der Befüllflüssigkeit erreicht, während das Gewindestück mit Schraubverschluss für lange Lagerung des einmal geöffneten Gebindes hervorragend geeignet ist, was von Mehrweg-Getränkeflaschen bekannt ist.
